工程光學(xué)實驗教程（第2版）

目錄

前 言

第1 章 常用光學(xué)元器件及基本實驗技術(shù) 1

1. 1 常用光學(xué)元件及其保養(yǎng)與清潔 1

1. 1. 1 常用光學(xué)元件 1

1. 1. 2 光機產(chǎn)品機械部分的保養(yǎng)與維護 3

1. 1. 3 光學(xué)元件保養(yǎng) 4

1. 1. 4 常用的光學(xué)元件清潔工具 5

1. 2 光路調(diào)試技術(shù) 5

1. 2. 1 激光光路的調(diào)試 5

1. 2. 2 擴束鏡的調(diào)節(jié) 6

1. 2. 3 針孔濾波器及其調(diào)整方法 7

1. 2. 4 準(zhǔn)直光束的獲得與檢測 8

1. 2. 5 焦點位置的確定 10

1. 3 常用光學(xué)儀器 11

1. 3. 1 光具座 11

1. 3. 2 分光計 12

1. 3. 3 環(huán)式球徑儀 14

第2 章 幾何光學(xué)基礎(chǔ)實驗 16

實驗2. 1 用最小偏向角法測量透明材料的折射率 16

實驗2. 2 用插針法測量透明材料的折射率 18

實驗2. 3 用掠入射法測量固體的折射率 18

實驗2. 4 用插針法測量透明材料的色散曲線 19

實驗2. 5 用光具座測量透鏡的焦距/截距 20

實驗2. 6 基于光具座的焦距/截距虛擬仿真測量 22

實驗2. 7 測量透明材料表面夾角的兩種方法 23

實驗2. 8 光學(xué)系統(tǒng)分辨率的檢測 25

實驗2. 9 物鏡像差檢測實驗 28

第3 章 幾何光學(xué)綜合實驗 31

3. 1 典型幾何光學(xué)系統(tǒng)的軟件模擬與觀察 31

3. 1. 1 球透鏡的成像規(guī)律與像差觀察 31

3. 1. 2 天塞物鏡的成像規(guī)律與漸暈觀察 34

3. 1. 3 雙高斯物鏡的成像規(guī)律與像差觀察 36

3. 1. 4 超廣角物鏡的場曲與畸變 38

3. 1. 5 光瞳匹配的體會與觀察 39

3. 1. 6 反射式光學(xué)系統(tǒng)的成像特點 42

3. 2 典型幾何光學(xué)系統(tǒng)綜合實驗 44

實驗3. 2. 1 照相物鏡參數(shù)測量 44

實驗3. 2. 2 組建開普勒望遠(yuǎn)鏡 45

實驗3. 2. 3 組建伽利略望遠(yuǎn)鏡 48

實驗3. 2. 4 望遠(yuǎn)系統(tǒng)特性參數(shù)測量 50

實驗3. 2. 5 組建生物顯微鏡 51

實驗3. 2. 6 組建測量顯微鏡 53

第4 章 物理光學(xué)理論模擬性實驗及實際技能性實驗 55

4. 1 光的干涉 55

4. 1. 1 兩束光的干涉 55

4. 1. 2 干涉條件 56

4. 1. 3 相干光波及光源 57

4. 1. 4 實驗 58

實驗4. 1. 4. 1 干涉儀 58

實驗4. 1. 4. 2 全息光柵制作及參數(shù)測量 61

實驗4. 1. 4. 3 全息透鏡制作及應(yīng)用 66

4. 2 光的衍射 68

4. 2. 1 衍射的基本理論 68

4. 2. 2 實驗 69

實驗4. 2. 2. 1 基于衍射法和成像法的圓孔(圓屏) 尺寸測量 69

實驗4. 2. 2. 2 細(xì)絲直徑測量 71

實驗4. 2. 2. 3 菲涅耳波帶片的設(shè)計及聚焦特性 73

4. 3 光的偏振 77

4. 3. 1 基本概念 77

4. 3. 2 實驗 78

實驗4. 3. 2. 1 利用布儒斯特角測量薄膜的折射率 78

實驗4. 3. 2. 2 偏振光的產(chǎn)生及檢驗 81

第5 章 應(yīng)用設(shè)計性實驗 84

實驗5. 1 三/多光束干涉實驗 84

實驗5. 2 基于衍射法的粒子尺寸測量———激光粒度儀 87

實驗5. 3 基于干涉粒子成像技術(shù)的粒子尺寸測量 90

實驗5. 4 基于數(shù)字全息干涉技術(shù)的晶體電光系數(shù)測量 94

實驗5. 5 基于反射光譜測量薄膜的厚度 99

實驗5. 6 波帶片的拓展及其聚焦和成像特性 100

實驗5. 7 利用橢偏儀測量薄膜的厚度和折射率 104

實驗5. 8 液晶空間光調(diào)制器的使用 109

實驗5. 9 利用液晶空間光調(diào)制器實現(xiàn)光學(xué)器件的功能 114

實驗5. 10 利用液晶空間光調(diào)制器實現(xiàn)動態(tài)全息顯示 116

實驗5. 11 特殊光束的生成及其傳播特性 117

實驗5. 12 基于聯(lián)合傅里葉變換原理實現(xiàn)圖像的相關(guān)識別 120

實驗5. 13 聲光效應(yīng)實驗 122

參考文獻(xiàn) 1272100433B

本書是“十二五” 普通高等教育本科規(guī)劃教材，分幾何光學(xué)和物理光學(xué)兩部分，與?工程光學(xué)? 教材相配套。幾何光學(xué)內(nèi)容涵蓋照相?顯微和望遠(yuǎn)等典型系統(tǒng)，設(shè)立了15 個實驗；物理光學(xué)內(nèi)容涉及光的干涉?衍射和偏振等，設(shè)立了21 個實驗。實驗內(nèi)容包括設(shè)計性?模擬性及應(yīng)用性實驗，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實驗和實踐技能?創(chuàng)新意識及解決實際問題的綜合能力，達(dá)到針對“工程光學(xué)” 課程的系統(tǒng)性訓(xùn)練的目的。 本書基本概念準(zhǔn)確?思路清晰?應(yīng)用性強，可作為普通高等院校光電信息工程?儀器與測控?應(yīng)用物理學(xué)等專業(yè)的“工程光學(xué)” “基礎(chǔ)光學(xué)”課程的實驗教材，也可作為相關(guān)技術(shù)人員的參考書。

《工程光學(xué)實驗教程》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。它是與“工程光學(xué)”課程(2004年被評為教育部高校國家級精品課程)相配套的實驗教材。

《工程光學(xué)實驗教程》內(nèi)容貫穿著培養(yǎng)研究型學(xué)習(xí)能力是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)這一主線。重點突出科學(xué)實驗素質(zhì)、實驗技能及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。其中書中的教學(xué)實驗具有數(shù)字化、可視化和自動化的特點，其內(nèi)容面廣、新穎、實用性強，尤其是一些高新技術(shù)的內(nèi)容更具啟發(fā)性、研究性。不同學(xué)校及專業(yè)可根據(jù)其特點和課時安排靈活選擇書中內(nèi)容或?qū)嶒灐?

《工程光學(xué)實驗教程》共分6章。第1章緒論中分別介紹了工程光學(xué)實驗教學(xué)的基本任務(wù)和基本要求；系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法和消減辦法；光學(xué)實驗中常用的測量方法等。第2章實驗技術(shù)介紹了常用光學(xué)元器件(包括透鏡等8種元件的結(jié)構(gòu)、原理、用途、參數(shù)和使用注意事項等)；常用機械部件(包括干板架，精密調(diào)整架，光纖耦合器等5種)；常用光源(包括鈉光燈，氦氖激光器，半導(dǎo)體激光器等6種)；光電轉(zhuǎn)換器(包括PIN光電集成接收器，CcD等3種)；光路調(diào)試技術(shù)(包括等高同軸，擴束，準(zhǔn)直，調(diào)焦等)；記錄介質(zhì)和記錄處理技術(shù)；常用實驗儀器(包括9種光學(xué)儀器和6種電子儀器)。第3章介紹了與工程光學(xué)課程密切相關(guān)的驗證性教學(xué)實驗18個(其中幾何光學(xué)實驗8個，物理光學(xué)實驗10個)。第4章介紹了17個設(shè)計性實驗(其中幾何光學(xué)3個，物理光學(xué)14個)。第5章介紹了17個綜合性實驗(其中幾何光學(xué)1個，物理光學(xué)16個)。第6章介紹了9個創(chuàng)意性實驗。